平面向量数量积的几何意义和定义

文/旧巴黎

一、平面向量数量积的几何意义和定义

1、平面向量的数量积

已知两个非零向量$\boldsymbol a$与$\boldsymbol b$,我们把数量$|\boldsymbol a||\boldsymbol b|·\cos θ$叫做$\boldsymbol a$与$\boldsymbol b$的数量积(或内积),记作$\boldsymbol a·\boldsymbol b$,即$\boldsymbol a·\boldsymbol b$=$|\boldsymbol a||\boldsymbol b|·\cos θ$,其中$θ$是$\boldsymbol a$与$\boldsymbol b$的夹角。

两个向量夹角的取值范围是$\left \lfloor0°,180°\right \rfloor$,零向量与任一向量的数量积为0。

2、数量积的几何意义

数量积$\boldsymbol a·\boldsymbol b$等于$\boldsymbol a$的长度$|\boldsymbol a|$与$\boldsymbol b$在$\boldsymbol a$的方向上的投影$|\boldsymbol b|\cos θ$的乘积。

注:①投影和两个向量的数量积都是数量,不是向量。当$θ$为锐角时投影为正值;当$θ$为钝角时投影为负值;当$θ$为直角时投影为0;当$θ=0°$时投影为$\boldsymbol b$;当$θ=180°$时投影为$-|\boldsymbol b|$。

②$\boldsymbol b$在$\boldsymbol a$方向上的投影可以记为$|\boldsymbol b|\cos θ$,也可记为$\frac{\boldsymbol a·\boldsymbol b}{|\boldsymbol a|}$。

二、平面向量数量积的几何意义的相关例题

已知非零向量$\boldsymbol a,\boldsymbol b$满足$|\boldsymbol a|=2|\boldsymbol b|$,且$(\boldsymbol a-\boldsymbol b)⊥\boldsymbol b$,则$\boldsymbol a$与$\boldsymbol b$的夹角为____

A.$\frac{π}{6}$

B.$\frac{π}{3}$

C.$\frac{2π}{3}$

D.$\frac{5π}{6}$

答案:B

解析:由$(\boldsymbol a-\boldsymbol b)⊥\boldsymbol b$,得$(\boldsymbol a-\boldsymbol b)·\boldsymbol b$=0,所以$\boldsymbol a·\boldsymbol b=\boldsymbol b^2$,所以$\cos \left \langle \boldsymbol a,\boldsymbol b\right \rangle=\frac{\boldsymbol a·\boldsymbol b}{|\boldsymbol a|·|\boldsymbol b|}=\frac{|b^2|}{2|\boldsymbol b|^2}=\frac{1}{2}$,所以$\boldsymbol a$与$\boldsymbol b$的夹角为$\frac{π}{3}$,故选B。

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